Вы когда-нибудь слышали выражение «крепкий как сталь»? Мы часто думаем о стали как о высшем символе прочности и долговечности, но знаете ли вы, что существует природный материал, который еще прочнее? Мягкий и нежный шёлк, из которого изготавливают одежду и постельное белье, на самом деле прочнее стали, когда речь идет о прочности на растяжение. Правильно, тот же материал, из которого делают тонкий шёлковый платок, способен и остановить пулю.
Это может показаться странным и маловероятным, но всему этому есть объяснения. Итак, если вы готовы удивляться и узнавать что-то новое, то продолжайте читать!
Научные факты
- Шёлковые волокна производятся тутовыми шёлкопрядами, а именно их гусеницами. Окукливаясь, гусеница плетёт кокон из непрерывной шёлковой нити длинной от 300 до 1500 метров! Эти волокна сформированы из белка фиброина. Затем коконы собирают, а волокна извлекают и обрабатывают для создания шелковой нити.
- Прочность шёлковых волокон обусловлена их уникальной молекулярной структурой. Они состоят из длинных цепочек аминокислот, расположенных особым образом для обеспечения прочности и гибкости. Эти волокна также невероятно тонкие, их диаметр составляет всего около 10 микрометров. Несмотря на свои небольшие размеры, они невероятно прочны с пределом прочности до 1,3 гигапаскаля, что значительно прочнее стали на 0,4 гигапаскаля.
- Ученые изучили прочность шёлковых волокон. Они обнаружили, что шёлковые волокна способны поглощать энергию за счет деформации, что позволяет им сгибаться и растягиваться, не ломаясь. Это свойство, известное как пластичность, делает шёлковые волокна такими прочными и эластичными.
- Чтобы разорвать шёлк, его надо очень сильно растянуть. Эта особенность делает его полезным материалом для создания искусственных сухожилий, которые используются в хирургических процедурах для восстановления поврежденных или порванных сухожилий в организме человека.
- Из шёлка был сделан первый лёгкий пуленепробиваемый жилет более века назад. Вес ткани составлял менее 2,5кг на кв. метр. Хоть сейчас используются более прочные синтетические ткани, 100 лет назад такого жилета вполне хватало для остановки пули из револьвера.
Преимущества перед сталью
- Шёлк более гибкий и легкий, чем сталь. Это делает его идеальным для сфер, где гибкость и вес являются важными факторами, например, в аэрокосмической и автомобильной промышленности. Кроме того, шёлковые волокна более гибкие, чем стальные, что делает их более устойчивыми к растрескиванию и разрыву.
- Шёлковые волокна также биосовместимы, что означает, что их можно использовать в медицинских целях, не вызывая побочных реакций в организме. Это делает его подходящим материалом для создания искусственных сухожилий и других медицинских устройств.
- Шёлковые волокна можно собирать и перерабатывать с меньшими затратами, чем сталь, а процесс производства требует меньше энергии и ресурсов.
- Одним из самых больших преимуществ является то, что это натуральный материал, а сталь – искусственно созданный. Это означает, что шёлк более экологичен, чем сталь, и имеет меньший углеродный след.
Будущее шёлка
Шёлк — очень перспективный материал. Исследователи постоянно работают над улучшением и расширением возможностей его применения.
- Работа над повышением прочности и долговечности шёлковых волокон. Ученые изучают способы изменения молекулярной структуры шёлковых волокон, чтобы создать ещё более прочный материал.
- Создании синтетических версий шёлка, которые имеют такие же или даже превосходящие свойства натурального шёлка. Синтетические волокна можно производить в больших количествах по более низкой цене, что делает их более практичной альтернативой.
- Внедрение в область электроники. Шёлк используется для создания гибких и прозрачных проводящих пленок для использования в сенсорных экранах, солнечных батареях и других электронных устройствах.
- Шёлк также используется в аэрокосмической промышленности для изготовления легких и прочных деталей самолетов и космических аппаратов. Благодаря высокому соотношению прочности и веса он идеально подходит для этого применения.
- Шёлковые волокна также используются в области биотехнологий, ученые изучают способы использования шёлковых волокон в качестве каркаса для выращивания клеток и тканей.
Шёлк — интересный и универсальный материал с широким спектром потенциальных применений. Благодарю за прочтение и предлагаю поделиться своими мыслями и идеями о шёлке и его потенциальном использовании в комментариях.